Forensica nucleare: Misurazione degli ossidi di uranio con la spettrometria di massa a ioni secondari a tempo di volo

Titolo originale:

Nuclear Forensics: Measurements of Uranium Oxides Using Time-Of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry

Contenuto del libro:

Negli ultimi dieci anni, le forze dell'ordine, le agenzie governative e quelle pubbliche sono state ostacolate dalla minaccia del traffico di materiali nucleari. In questo arco di tempo, le segnalazioni dell'Agenzia internazionale per l'energia atomica sul traffico illecito sono aumentate di otto volte, passando da 20 a 160.

Per questo motivo, la scienza forense nucleare è una scienza emergente che si concentra sull'identificazione dei materiali nucleari speciali sequestrati. L'identificazione di questi materiali si basa sulla ricchezza di informazioni che si possono ottenere applicando molteplici tecnologie analitiche e di misurazione. Tutte le informazioni ottenute da ciascun campione possono essere utilizzate per caratterizzare ulteriormente altri campioni, fino a includere tutti i dati raccolti in un database centrale.

Le informazioni devono essere comunicate in modo tempestivo, in quanto è necessario presentare il più rapidamente possibile i risultati perseguibili se si vuole che il traffico di materiale nucleare venga attribuito. I parametri di identificazione come il contenuto di uranio, la composizione isotopica e i livelli di impurità possono essere misurati simultaneamente nel tentativo di caratterizzare completamente un campione. L'insieme di queste misure può offrire informazioni sulla fonte del materiale e sull'uso cui è destinato.

Molte delle attuali tecniche analitiche utilizzate nella scienza forense nucleare richiedono un'ampia preparazione del campione e offrono informazioni minime sul campione stesso. La spettrometria di massa a ioni secondari a tempo di volo (TOF-SIMS) viene presentata come una tecnica analitica rapida che fornisce molti di questi parametri di identificazione con una preparazione minima del campione. Gli spettri TOF-SIMS sono stati raccolti su otto diversi materiali di riferimento standard che coprono una gamma di stechiometrie e livelli di arricchimento.

I campioni comprendevano stechiometrie di UO2, UO3 e U3O8 che andavano dall'uranio leggermente impoverito (0,5% 235U) a quello altamente arricchito (90,0% 235U). Gli spettri sono stati simulati nel tentativo di deconvolgere i picchi compositi derivanti dalla protonazione degli ioni cluster.